JP2003324650A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像エリア全体に亘って複数の波長の異なる
光をムラがなく充分な光量を照射することにより、撮像
エリアにおける被撮像体の精緻な画像データを得ること
が可能な撮像装置を提供する。 【解決手段】 被撮像体に対して光を照射する照射手段
と、前記照射手段により光が照射された前記被撮像体の
所定エリアを撮像する撮像手段と、を備えた撮像装置に
おいて、前記照射手段は、前記所定の撮像エリアに対し
て交差する方向に配設された複数の光源手段により構成
され、当該光源手段は、複数の波長領域の光を発する複
数の発光素子を有し、前記光源手段は、第１の波長領域
の光を発する第１の発光素子と、第２の波長領域の光を
発する第２の発光素子と、前記第１及び第２の発光素子
からの光を透過又は反射するミラー部材と、前記第１及
び第２の発光素子からの光を透過する複数のレンズ部材
とを少なくとも備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば細菌やバク
テリアなどの検体を被撮像体として撮像する撮像装置に
関し、特に、被撮像体に対して光を照射する照射手段
（光源）を有する撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、食品衛生分野等において、食
品等に存在するバクテリア等の微生物を検出又は測定す
る装置が広く利用されている。これらの装置における微
生物検出方法においては、寒天やゼラチンなどで固形化
させた平面培地上に微生物細胞などを培養させ、生じた
コロニー（菌の集団）を生菌数として計数する培養法、
蛍由来の発光タンパク質とその基質の反応から発生する
蛍光を検出することで微生物の有無を判定するＡＴＰ
（アデノシン３リン酸）検出法、或いは、波長の異なる
蛍光試薬を使用し、蛍光染色を利用して一度の処理で菌
の異なる性質を検出する蛍光染色法等々、細菌などの微
生物を検出する環境に応じて種々の方法が利用されてい
る。

【０００３】このような装置の一例として、特開２００
１−２８６２９６号公報は、微生物が含まれる溶液をプ
レート表面に付着させ、検出試薬を滴下した後にプレー
ト下部より励起光光源を点灯させ、プレート上の微生物
を蛍光発色させて蛍光受光部で受光し、特定波長のみを
透過する分光フィルムで蛍光を発する微生物を単体ごと
に発光させ、この発光する単体を数えることで生死細胞
の数や死細胞の数を測ることにより存在する生細胞を計
数し、検体中の生細胞及び死細胞数を確認する微生物計
数装置を開示している。

【０００４】この種の装置においては、受光した光量を
電気信号に変換して画像データを得るために、フォトダ
イオードで生成した電荷をキャパシタに蓄電し、それを
所定のクロックに従って外部に伝送することで映像信号
として利用できるようにした電荷結合素子（以下、「Ｃ
ＣＤ」という）を用いた撮像手段（以下、適宜「ＣＣＤ
カメラ」という）が利用される。ところで、電荷結合素
子には、ＭＯＳ型と呼ばれるものもあるが、両者は、光
を電荷に変換する基本的原理において共通である。

【０００５】図１１は、従来技術の撮像装置における照
射手段の配置を示したものである。ここで、励起光照射
手段６は、被撮像体に対して３７０ｎｍの波長（紫外
光）で励起光を照射する紫外光照射手段６ａ、６ｂ（図
中、紫外ＬＥＤ）と、被撮像体に対して５３５ｎｍの波
長（緑光）で励起光を照射する緑光照射手段６ｃ、６ｄ
（図中、緑ＬＥＤ）とを、夫々対にして被撮像体に対し
て対向させて傾斜配置している。

【０００６】図１２は、従来技術の撮像エリアにおける
光照射状態を示すものであって、図１２（ａ）は、励起
光照射手段６ａ、６ｂによる照射領域Ｌ１を示し、図１
２（ｂ）は、励起光照射手段６ｃ、６ｄによるＬ２を示
す。紫外光照射手段６ａ、６ｂにより形成される照射領
域Ｌ１と、緑光照射手段６ｃ、６ｄにより形成される照
射領域Ｌ２は、夫々の照射手段を同一の構成要素から成
る照射手段として被撮像体に対して対向させて傾斜配置
しているので、夫々の照射領域は、図に示すＬ１とＬ２
となる。このように、上記従来装置は、微生物を蛍光発
色させるための励起光を照射する照射手段を必要とす
る。

【０００７】他の従来装置として、例えば、特開平５−
１８０７５１号公報は、血球、細胞、微生物などの蛍光
染色した粒子を含む試料をフローセル中に流し、フロー
セル中の粒子に特定の波長の光を照射することによっ
て、粒子から発せられる蛍光を測定して対象とする粒子
か否かを判定した後、対象とする粒子の白色画像又は蛍
光画像を撮像する粒子画像分析装置を開示している。こ
の従来装置においては、粒子検出用の第１の光源と粒子
撮像用の第２の光源とを有し、一方の光源からの光を反
射させると共に他方の光源からの光を透過させるミラー
部材（ダイクロイックミラー）を利用した構成を備え、
また、撮像手段としては、上記したＣＣＤカメラと同等
のビデオカメラが用いられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開２００１
−２８６２９６号公報に記載の従来装置においては、微
生物の計数に際し、生死細胞と死細胞とを夫々発色させ
るために波長の異なる励起光を夫々照射する構成が必要
である。そして、上記した撮像手段を用いた装置構成と
して、例えば、撮像手段を微生物などの被撮像体の上部
垂直方向に配置する場合、被撮像体に向けてスポット光
を当てるために上述の励起光照射部材を被撮像体の近傍
に傾斜配置することが考えられる。しかし、このような
従来装置においては、励起光照射部材の傾斜配置によ
り、照射エリアの端部同士での光量が一定せず光量ムラ
が発生し、撮像エリア全体に亘って十分な光量を与える
ことができない等の問題があり、これにより被撮像体の
正確な撮像データが得られず、その結果、検体の計数ミ
スに繋がるといった問題があった。

【０００９】また、所定量以上の光量を確保するために
は、励起光照射部材を多数用意する必要があることから
装置の製造コストの増大と、装置の大型化を招来するこ
ととなっていたのである。

【００１０】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、被撮像体を撮像する撮像装置
の低コスト化と小サイズ化を実現しつつ、所定の撮像エ
リアの全体に亘って波長の異なる複数の励起光の光量を
ムラなく十分に与え、検体からの必要な光量の励起光を
得て正確な撮像データの取得と検体の高精度な計数を可
能にする撮像装置の提供を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、被
撮像体に対して光を照射する照射手段と、前記照射手段
により光が照射された前記被撮像体の所定エリアを撮像
する撮像手段と、を備えた撮像装置において、前記照射
手段は、前記所定の撮像エリアに対して交差する方向に
配設された複数の光源手段により構成され、前記光源手
段は、複数の波長領域の光を発する複数の発光素子を有
することを特徴とする撮像装置を提供するものである。

【００１２】ここで、前記光源手段は、第１の波長領域
の光を発する第１の発光素子と、第２の波長領域の光を
発する第２の発光素子と、前記第１及び第２の発光素子
からの光を透過又は反射するミラー部材と、前記第１及
び第２の発光素子からの光を透過する複数のレンズ部材
とを少なくとも備えたことを特徴とする。

【００１３】これにより、本発明の撮像装置において
は、前記光源手段が、一つの収納ユニット内に波長領域
の異なる二つの発光素子を備え、同一のレンズ部材から
異なる波長領域の光を撮像エリアに照射できるので、所
定の照射光量を確保するために光源手段を撮像エリア上
方に多数本配設するする必要がないので、装置の小型化
と高品質でムラのない良好な画像データの取得を可能に
するのである。

【００１４】一例として、上記光源手段は、前記所定の
撮像エリアに対して対角延長線上の少なくとも４箇所に
夫々配設されることが考えられるが、６箇所であっても
８箇所であっても良い。

【００１５】このように、撮像エリアに対して複数の光
源手段から光を照射することとなるの、前記光源手段
は、前記所定の撮像エリアの面に対して所定角度傾斜し
た方向から光を照射することとなる。

【００１６】ここで、本撮像装置は、前記所定の撮像エ
リアに対して前記照射手段により前記第１の発光素子か
らの前記第１の波長領域の光を前記ミラー部材で透過し
て照射される前記被撮像体を前記撮像手段により撮像す
る第１の撮像モードと、前記所定の撮像エリアに対して
前記照射手段により前記第２の発光素子からの前記第２
の波長領域の光を前記ミラー部材で反射して照射される
前記被撮像体を前記撮像手段により撮像する第２の撮像
モードとの二つの撮像モードを有することを特徴とす
る。

【００１７】ここで、前記所定の撮像エリアに対して対
角延長線上に対向して配置される前記複数の光源手段の
少なくとも二つは、前記第１の発光素子及び前記第２の
発光素子の配置関係が同一に構成される。これにより、
本撮像装置は、各波長領域の光を撮像エリアに対してム
ラなく照射できることとなる。

【００１８】そして、前記撮像手段は、前記照射手段に
より照射された前記被撮像体からの光を集光するレンズ
手段と、前記レンズ手段により集光された光を受光して
電気信号に変換するイメージセンサと、を具備する。

【００１９】このような構成により、本発明に係る撮像
装置は、装置サイズを増大させることなく、撮像エリア
全体に亘って複数の波長の異なる光をムラがなく充分な
光量を照射することにより、撮像エリアにおける被撮像
体の精緻な画像データを得ることができるのである。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の撮像装置の詳細を説明す
る前に、その技術的背景を説明する。

【００２１】（１）本撮像装置の技術的背景 本撮像装置の撮像対象であるバクテリアや細菌等の検体
（以下、適宜「バクテリア」という）の個体数のカウン
トの対象となる検体を含むメンブレム部には、樹脂の受
容体が準備される。しかし、撮影対象のバクテリアから
発光する光の輝度は極めて低いので、所定時間以上に亘
って露光しないとＣＣＤにおいて要求される必要な光量
が得られない。ところが、受容体の樹脂色も完全な黒体
ではないので、バクテリアの映像と共にメンブレム（背
景部）からの反射光の輝度レベルも上昇してしまうこと
となる。これにより、最終的に取得された被撮像体の画
像データにおけるバクテリア（信号：Ｓ）と背景部（ノ
イズ：Ｎ）のコントラストは低くなり、そのＳ／Ｎ比は
低下する。

【００２２】このようなＳ／Ｎ比の低い画像データに基
づいてバクテリア等の検体を計数するための画像処理を
行ったとしても、ＣＣＤが本来有するホワイトノイズの
レベルと相俟って正確な計数ができない。このため、背
景補正を適正に行うことで、画像処理前のバクテリア映
像を鮮明にする必要がある。

【００２３】（２）特定波長の励起光を発するバクテリ
アの説明 このように、検体を載置するメンブレムは、樹脂製の検
体含有体又はバクテリアを接着するための粘着層を有す
るフィルムである。どちらもバクテリアから励起光を効
率よく（コントラストよく）取得するために、なるべく
暗い色で着色されている。しかし、完全に黒色ではなく
濃い灰色程度である場合、光が照射されると反射光を生
じる。

【００２４】このようなバクテリアの計数装置において
は、照射した光のバクテリアからの反射光を検出するの
ではなく、バクテリアに特殊な薬液を含有させた状態
で、紫外光もしくは緑光を照射することにより薬液を含
有したバクテリアから励起光が発生する。そして、この
励起光を受光して検査を行うのである。

【００２５】このようなバクテリアにおいては、一例と
して、波長が３７０ｎｍ（ＮＳＨＵ５９０）の紫外光を
照射すると、バクテリアからは４６１ｎｍの波長で励起
光が発せられる。そして、波長が５２５ｎｍ（ＮＳＰＧ
５００Ｓ）の緑光を照射すると、６１７ｎｍの波長の励
起光が発せられる。

【００２６】しかし、このようなバクテリアからの励起
光は、照射光に対して微弱であるのに加えて、それぞれ
波長が近いために、受光する光路中で照射光の波長がカ
ットされねばならない。そのため、紫外光に対しては、
３６０ｎｍから急激に減衰する特性を有したカットフィ
ルタを装着して照射することで、約４００ｎｍ点で透過
率０％にする。しかも、光源のＮＳＰＧ５００Ｓは４０
０ｎｍ点での波長エネルギーはきわめて低い。このた
め、受光側にＬ４２と称する４２０ｎｍ以上の波長帯域
を透過するフィルタを挿入することにより、主波長が４
６１ｎｍである励起光が適正に取得できるのである。こ
の励起光は、生菌と死菌のどちらからも生じる。

【００２７】同様に、緑光に対してもフィルタを使用す
る。緑光に対しては、４５０ｎｍから５５０ｎｍまでの
波長帯域のみ透過するバンドパスフィルタＢＰ５３５を
緑光源（５３６ｎｍ）に装着する。光源のＮＳＰＧ５０
０Ｓは４５０ｎｍから６５０ｎｍまでの波長帯域を発光
するが、上述のバンドパスフィルタによって、裾野はカ
ットされている。受光側にＯ５８と称する５８０ｎｍ以
上の波長帯域を透過するフィルタを挿入する。これによ
り、主波長が６１７ｎｍである励起光を取得でき、この
励起光は死菌のみに発生する。

【００２８】以上のようにしてバクテリアからの２種類
の波長領域の励起光を取得するのである。

【００２９】本撮像装置における撮像エリアＰは、図２
に示すように、１．２ミリメートル×０．９ミリメート
ルの大きさからなる長方形を有している。これは、一般
的に、ＣＣＤカメラに用いられるＣＣＤの画素形状が長
方形であることに起因するものであり、この撮像エリア
Ｐに対して、上記した従来技術装置における紫外光照射
手段６ａ、６ｂと緑光照射手段６ｃ、６ｄとで、被撮像
体を照射すると、それらの照射領域は図１２（ａ）、１
２（ｂ）に示すように、撮像エリアＰの対角方向に沿っ
て楕円状に形成される。

【００３０】紫外光照射手段６ａ、６ｂにより形成され
る照射領域Ｌ１、及び緑光照射手段６ｃ、６ｄにより形
成される照射領域Ｌ２は、夫々の照射手段を、同一の構
成要素から成る照射手段として対にして被撮像体に対し
て対向させて傾斜配置しているので、照射領域Ｌ１、Ｌ
２ともに、その領域内においては光量は一定に確保され
るが、両者ともに撮像エリアＰにおいて光照射を受けず
に暗い部分Ｄを発生させてしまい、上記した暗い部分Ｄ
に存在するバクテリアの撮像ができないこととなる。従
って、撮像した画像データに基づくバクテリアの計数精
度に支障を生じさせない範囲において、所定の撮像エリ
アＰの略全域に励起光照射が行えるようにすることが望
ましい。

【００３１】以下、上記の基本的な技術を基礎とした本
発明に係る、撮像装置の実施の形態を図面に基づいて詳
しく説明する。

【００３２】図１は、本撮像装置１全体の側面図を示
す。本装置１の主要な構成は、被撮像体を載置するステ
ージ３と、対象とする被撮像体を光照射する光源手段１
０ａを有する照射手段１０と、この照射手段１０で照射
されて発した被撮像体からの２次元画像光を受光すると
ともに集光するＣＣＤカメラ５と、ＣＣＤカメラ５によ
り集光された光量を電気信号の画像信号に変換するＣＣ
Ｄ（イメージセンサ）５２と、さらには、先のステージ
３に検体を載置させるときの操作位置にステージ３を移
動させると共に、検査を行う対象のエリアを小分けして
拡大光学系のＣＣＤカメラ５で撮影することによって微
細な検査を可能とする撮影エリア位置変更を行う、ステ
ージ移動部４からなる。

【００３３】本装置による被撮像体の読み取り（撮像）
は、ステージ３の位置を少しずつ移動しながら繰り返し
行われる。図２は、撮像エリアの例（平面図）を示す。
被撮像体の外形が数ミクロンメートルの極めて小サイズ
の場合、例えば、撮像対象の全エリアが１２ｍｍ＊９ｍ
ｍであって、１回の撮像で取得できるエリアＰが１．２
ｍｍ＊０．９ｍｍの場合、１００回の撮像フレームが必
要になる。撮像プロセスは、Ｙ方向に１０回位置移動し
ながら撮像して、Ｘ方向に移動してこれを繰り返す。

【００３４】一つのフレームの撮像が終わる毎に、その
画像データはデータ処理装置（図示せず）へ送信され
る。データ処理装置は、画像データの取得が完了した
ら、次のフレームの取得要求を撮像装置に対して要求
し、これにより撮像装置は位置移動と再撮像を行う。こ
のようにして、必要なフレームの撮像が繰り返される。

【００３５】ここで、本撮像装置における照射手段１０
の構成を図３に基づいて説明する。図３は、照射手段１
０を構成する光源手段１０ａの構造を示すものである。
ここで、照射手段１０を構成する４本の光源手段１０ａ
乃至１０ｄの構造は、同一である。光源手段１０ａは、
Ｔ形パイプ１１にパイプ１２、１３及び１４が夫々挿入
されて固定されている。パイプ１３及び１４には、異な
る波長領域を有する光線を発する第１の発光素子として
の発光ダイオード１５及び第２の発光素子としての発光
ダイオード１６が夫々内装されている。発光ダイオード
１５は、ダイオードスペーサ１７を介してパイプ１３の
一端に位置する基板１８に半田付けで固定されている。
一方、発光ダイオード１６は、ダイオードスペーサ１９
を介してパイプ１４の一端に位置する基板２０に半田付
けで固定されている。

【００３６】発光ダイオード１５の発光方向前方には、
リング２１で固定され、発光ダイオード１５が発する光
線を光軸に対して拡散又は平行方向に透過するレンズ２
２と、スペーサ２３と、帯域カットフィルタ２４とが順
に配設されている。また、発光ダイオード１６の発光方
向前方には、リング２５で固定され、発光ダイオード１
６が発する光線を光軸に対して拡散又は平行方向に透過
するレンズ２６と、スペーサ２７と、帯域カットフィル
タ２８とが順に配設されている。

【００３７】帯域カットフィルタ２４、２８は、夫々の
発光分布において邪魔になる裾野部分をカットして、発
光分布をシャープにする機能を有している。本実施の態
様においては、発光ダイオード１５として５３５ｎｍの
波長光（緑光）を発する緑色ＬＥＤが適用されるととも
に、発光ダイオード１６として３７０ｎｍの波長光（紫
外光）を発する紫外発光ＬＥＤが適用されており、上記
した帯域カットフィルタ２４及び２８は、夫々の波長光
に対応した複数の励起フィルタが適宜用いられる。

【００３８】Ｔ形パイプ１１には、発光ダイオード１５
から発せられた光線を透過させる機能と、発光ダイオー
ド１６から発せられた光線を反射してパイプ１２側に偏
光させる機能とを兼ね備えるダイクロイックミラー３０
が設けられている。このダイクロイックミラー３０は、
本実施の態様においては上記したように、２種類の発光
ダイオード１５及び１６の発する光の波長が、夫々５３
５ｎｍと３７０ｎｍであって所定帯域離れていることか
ら、４３０ｎｍを境にしてこれより長い波長光を透過
し、これより短い波長光を反射するように構成してい
る。

【００３９】尚、ダイクロイックミラー３０は上記した
機能に限定されることなく、長い方の波長光を反射させ
るとともに、短い方の波長光を透過させるように構成し
てもよく、また、ミラー部材に限定することなくプリズ
ム部材で構成してもよい。

【００４０】パイプ１２の一端側であって、上記したダ
イクロイックミラー３０に対向する側には、リング３１
とスペーサ３２とで固定され、ダイクロイックミラー３
０により透過又は反射された光線を光軸に対して拡散又
は平行方向に透過するレンズ３３が配置されている。上
記したスペーサ３２は、パイプ１２の内部に形成された
段差部分に固定されるように位置付けられている。ま
た、パイプ１２の他端側である光線の照射出口側には、
リング３４とスペーサ３５とで固定されたレンズ３６、
３７が配置されているが、これらのレンズ３６、３７
は、レンズ３３側からの光線を出口方向に向けて集光さ
せるものであり、出口側に位置するレンズ３６によって
集光された光線が、被撮像体に向けて照射されることに
なる。

【００４１】更に、パイプ１２の周面には、上記した構
成の光源手段１０ａを後述するホルダー４０に取り付け
るための取り付け部３８が備えられている。

【００４２】上記の構成により、各々の光源手段１０ａ
乃至１０ｄは、発光ダイオード１５、１６の光の照射を
切り替えることにより、同じ照射出口から異なった２種
類の波長光を照射領域に照射することが可能となる。こ
れにより、被撮像体の撮像エリアＡに対して交差する方
向に傾斜状態で対抗配置している４本の光源手段１０ａ
乃至１０ｄは、第１の波長領域の光を照射した後、照射
手段１０を切り替えて第２の波長領域の光を照射するこ
とが可能となる。

【００４３】尚、本撮像装置に用いる光源手段１０は、
上記のようにＴ字型に形成されたパイプ内に夫々異なる
波長領域の光を発光する発光素子を収納する構成とした
が、他の光源ユニットの態様として、夫々異なる波長領
域の光を発光する発光素子を別個のユニットに収納し、
当該別個の収納ユニットをコンパクトに並設した構成で
あってもよい。

【００４４】図４は、本撮像装置における光源手段の側
面から見た配置の例を示し、図５は、光源手段の平面か
ら見た配置の例を示すものである。４本の光源手段１０
ａ乃至１０ｄの構造は、通常全て同一であるので、光源
手段１０ａ乃至１０ｄの構成部材としては光源手段１０
ａにのみ符号を付しているが、他の光源手段１０ｂ、１
０ｃ、１０ｄもこれに準ずるものとする。

【００４５】図４及び図５に示すように、本実施の形態
における撮像装置１に適用される照射手段１０は、４本
の光源手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを備えるも
のであり、これら４本の光源手段１０ａ乃至１０ｄを被
撮像体の撮像エリアＡに対して交差する方向に傾斜状態
で対抗配置している。

【００４６】本実施の態様においては、光源手段１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに、５３５ｎｍの波長光
（緑光）を発する緑色ＬＥＤと、３７０ｎｍの波長光
（紫外光）を発する紫外発光ＬＥＤが配設されている。

【００４７】尚、ここでの撮像エリアＡは、先に説明し
た１回に撮像を行う所定の撮像エリアＰを縦横方向に複
数エリア合わせた撮像エリア全体を示すものであり、ま
た、撮像時においては撮像エリアＰが図５の撮像エリア
Ａの中心線で示される中央に位置付けられるものであ
る。本実施の形態においては、上記の４本の光源手段１
０ａ乃至１０ｄは、撮像エリアＡ内の所定の撮像エリア
Ｐの面に対して傾斜状態で配置されると共に、撮像エリ
アＰに対して対角延長線上の４箇所に夫々配設されてい
る。

【００４８】さらに、パイプ１２の周面に設けられた取
り付け部３８により、ホルダー４０に４本の光源手段１
０ａ乃至１０ｄが一体的に取り付けられている。このホ
ルダー４０の中央部分には円状の空間部があり、この空
間部に被撮像体の所定エリアＰを撮像するための撮像手
段としてのＣＣＤカメラ５が挿入されて、被撮像体に対
して略垂直方向に位置決めされている。

【００４９】ＣＣＤカメラ５の先端部には、照射手段１
０によって照射された励起光に反応して発光する被撮像
体からの２次元画像光を集光して結像を得るためのレン
ズ５１が配設されている。このレンズ５１によって集光
された２次元画像光は、レンズ５１が取り付けられた筐
体５３内を上方に導かれて、その光量を電気信号に変換
する撮像素子としてのＣＣＤ（イメージセンサ）５２へ
到達することになる。尚、このＣＣＤ５２は保持部材５
４に取り付けられており、保持部材５４は筐体５３と一
体的に形成されると共に、基台（図示せず）に固定され
る。

【００５０】ここで、ＣＣＤセンサ５２について簡単に
説明する。

【００５１】図６は、撮像手段の入出力端子の例を示
す。図６に示されているように、パッケージ内にフォト
センサ（フォトダイオードなど）が２次元状に整列は位
置されている。この配列エリアは、透明な窓を有して光
が入るようになっている。端子ＶＤＤとＧＮＤは基本電
圧の印加を行う。画像信号を取り出すＶＯＵＴ端子から
の水平の画像信号転送に同期するクロックのＨφ１、Ｈ
φ２端子がある。

【００５２】そして、Ｖφ１、Ｖφ２、Ｖφ３、Ｖφ４
は、水平同期を垂直方向に繰り返すための垂直同期クロ
ックであって、４相で動作する。φＲＧ端子はリセット
ゲートであって、１画面の露光時間を制御する。φＳＵ
Ｂ端子は、露光による光電変換で内部蓄積された電荷
が、転送クロックでの受け渡しで残留してしまう微量電
荷をクリアする為のクロック用端子である。このよう
に、光電変換手段の各端子に与えるクロックが制御され
ることで、露光時間や画像信号の取り出しの制御が行わ
れる。

【００５３】図７は、本撮像装置１の制御ブロックの例
を示す。操作者はインタフェイス８０に継ながったデー
タ処理装置（パソコン）（図示せず）に指示して計測を
開始する。指示されたデータ処理装置は、計測開始コマ
ンドを撮像装置１に送る。インタフェイス８０を介して
計測開始コマンドを受信した制御手段８１は計測指示デ
ータを露光制御手段８２に送信する。制御手段８１は、
同一又は相違する露光時間で複数回受光した画像データ
を累積的に加算する加算手段、画像データに基づいて被
撮像体の個体数（例えば、バクテリアの数）をカウント
する計数手段、及び露光時間の制御をするクロック手段
を有している。

【００５４】露光制御手段８２は、制御手段８１から受
信した指示データに基づき各光源手段１０ａ、１０ｂ、
１０ｃ、１０ｄに対し制御した露光指示データを照射手
段１０に送信する。露光制御手段８２は、少なくとも固
体が励起光を発光するための最小時間以上の第１の露光
時間と、光電変換手段が長時間露光による異常値を持つ
画素の発生時間である第２の露光時間とを照射手段１０
に指示する。露光データを受信した照射手段１０は、特
定波長領域の光を所定の露光時間で、所定の回数の照射
をステージ上の撮像エリアに対して行う。この時、制御
手段８１は光電変換手段８４の転送クロック及び／又は
リセットパルスを制御することによって露光時間を調整
する。

【００５５】照射手段１０は、さらに、露光時間により
複数回露光をする際に光源を点灯して露出する第１のモ
ードと光源を消灯して露光する第２のモードとを有する
光源制御手段とを備え、制御手段８１は、第１のモード
により取得した画像データから前記第２のモードにより
取得した画像データを減算する減算手段を備える。

【００５６】照射光によって発光するステージ３上に載
置された検体（バクテリア）からの励起光のデータは、
光電変換手段８４に送信される。

【００５７】光電変換手段８４は、受信した画像信号を
２進数の画像データに変換するためにＡ／Ｄコンバータ
８５に送信し、Ａ／Ｄコンバータ８５はデジタル変換さ
れたデータを計測データとしてフレームメモリ８６に送
信する。光源からの照射による撮像が終了するとフレー
ムメモリ８６は蓄積したデータを制御手段８１に送信す
る。カウント手段は、照射した特定波長領域の光とは異
なる波長の励起光を発光する検体内の個体数をカウント
する。そして、加算手段は、光電変換手段の同一画素位
置の画像データを累積的に加算することにより検体に含
まれる個体の数をカウントするのである。

【００５８】撮像装置１は、画像データを送信するため
のインタフェイス８０と、当該インタフェイス８０を介
して外部のデータ処理装置と接続され、制御手段８１を
構成する各手段による処理は、外部のデータ処理装置と
協働して行われるように構成されている。

【００５９】ここで、本撮像装置１において、ＣＣＤカ
メラ５のレンズ５１と被撮像体との間には受光フィルタ
５５が配設されており、上記した２種類の波長光に対応
して２種類のフィルタが用意されている。

【００６０】図８は、本撮像装置におけるフィルタ移動
手段６０の斜視図を示す。フィルタユニット６１には、
４２０ｎｍから下の帯域の波長光をカットするＬ４２フ
ィルタ５５ａと、５８０ｎｍから下の波長帯域の光をカ
ットする０５８フィルタ５５ｂが取り付けられている。

【００６１】フィルタ移動手段６０は、支持フレーム９
６と、フィルターユニット６１と、をステージ３の面に
平行に進退する駆動を与える駆動手段９０と、駆動手段
９０の駆動力をフィルタユニット５５に伝える駆動ロッ
ド９１と、支持フレーム９６と駆動ロット９１に係止さ
れ駆動ロッド９１をステージ３側に付勢するバネ９２
と、で構成されている。

【００６２】光源切り替えにより、フィルタユニット６
１の移動が必要であると判断されると、制御手段８１は
フィルタ移動手段６０の駆動手段９０に対してフィルタ
ユニット６１を移動するための駆動指示を行う。駆動手
段９０は駆動ロッド９１を介してフィルタユニット６０
をステージ３の面に平行に進退する駆動を行う。

【００６３】フィルタユニット６０にはガイド穴９３が
形成され、移動方向と移動位置が所定の規定位置からず
れないようにガイドする。図８に示すように、４２０ｎ
ｍ以下の波長をカットするＬ４２フィルタ５５ａが撮像
位置に移動した状態を示している。光源ユニット４から
緑光の照射が行われる場合は、駆動手段９０は移動のた
めの駆動を行い、矢印のＡ方向にフィルタユニット６１
を移動し５８０ｎｍから下の波長帯域の光をカットする
Ｏ５８フィルタ５５ｂを撮像位置に移動する。このフィ
ルタユニット６１により、ＣＣＤカメラ５は、干渉する
波長帯域をカットした鮮明な励起光を得ることが出来
る。

【００６４】被撮像体は、装着キット８によってＣＣＤ
カメラ５による撮像対象として装着されており、この装
着キット８は、キャリッジと称されるステージ３の窪み
部分に嵌めこまれて位置付けられている。上述したよう
に、被撮像体の１回毎の撮像エリア内の所定エリアＰ
を、図５の撮像エリアＡの中心線で示される中央部分に
位置決めするために、上記したステージ３を所定方向に
移動させる必要があり、その移動は、第１のキャリッジ
４７、第２のキャリッジ７を所定方向に移動させること
により行われる。ステージ３とキャリッジ７との間に
は、ステージ３をキャリッジ７に対して上方側に付勢す
る弾性部材であるバネ９が設けられている。

【００６５】図９は、本撮像装置のステージ３の平面図
を示す。第２のキャリッジ７は、ステージ３の側壁面側
に対向してステージ姿勢規制手段４８が２対（計４つ）
と、第２のキャリッジ７とステージ３との相対位置を固
定する固定手段４９と、ステージ３を第２のキャリッジ
７の上部に連結する連結部材５０と、第２のキャリッジ
７を移動するための第２のキャリッジ移動機構部４４と
で構成されている。

【００６６】また、第１のキャリッジ４７は、ガイドレ
ール４５に案内され第１の方向（Ｙ方向）に移動可能に
され、第２のキャリッジは、ガイドレール４６に案内さ
れ第２の方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されている。

【００６７】ステージ３と第２のキャリッジ７との間に
は、ステージ３を第２キャリッジ７に対して上方側に付
勢する弾性部材であるバネ９が、ステージ３の四隅部分
に対応する夫々の位置に軸心に巻装されて配設されてい
る。さらに、ステージ３を第２キャリッジ７の上部に連
結する連結部材５０は、ステージ３が所定の（水平）姿
勢を保持するように、固定ネジ４９でバネ９の上方側へ
の付勢力に抗して連結部材５０を固定している。

【００６８】ステージ３には、被撮像体ＰＧが載置され
るが、図のステージ３上には、撮像エリアＡと、ステー
ジ３の傾き及びＣＣＤカメラ５からの距離を調整する高
さ調整基準位置ｐ０、及び高さ調整位置ｐ１、ｐ２、ｐ
３、ｐ４を示している。これらの高さ調整基準位置及び
高さ調整位置と、調整治具（図示せず）を用いてテーブ
ルの姿勢調整が行われる。これにより、撮像装置に対す
る撮像面の平面性を実現する前記相対位置を固定する際
の作業を容易にしている。

【００６９】尚、本態様においては、４本の光源手段１
０ａ乃至１０ｄを、撮像エリアＰに対して対角延長線上
の４箇所に夫々対抗して配設している構成について説明
したが、これに限定されず、撮像エリアＰ（撮像エリア
全体としての撮像エリアＡ）の四辺に対して対抗した位
置に夫々設けてもよい。

【００７０】また、４本の光源手段１０ａ乃至１０ｄを
全て同じ構成を以って説明したが、これに限定されず、
夫々が異なる波長光を発する発光ダイオード１５及び１
６の設置位置を任意に変更させて、例えば、光源手段１
０ａでは、波長の長い方の発光ダイオードをダイクロイ
ックミラー３０に対して透過させる位置に設け、光源手
段１０ｄでは、波長の長い方の発光ダイオードをダイク
ロイックミラー３０に対して反射させる位置に設けるよ
うにしてもよい。この場合、対向し合う（隣接ではな
い）光源手段（光源手段１０ａと１０ｂ、又は光源手段
１０ｃと１０ｄ）は、２種類の発光ダイオード１５及び
１６の配置条件（位置）が同一であることが、撮像時に
おいて一定の光量を確保する上で望ましい。

【００７１】図１２（ａ）、１２（ｂ）に図示したよう
に、従来技術の装置における撮像体に対する光照射は、
紫外光照射手段６ａ、６ｂと緑光照射手段６ｃ、６ｄと
で、被撮像体を照射すると、それらの照射領域は撮像エ
リアＰの対角方向に沿って楕円状に形成される。紫外光
照射手段により形成される照射領域Ｌ１、及び緑光照射
手段により形成される照射領域Ｌ２は、各々撮像エリア
Ｐの対角方向に沿って照射されていたことは先に説明し
たとおりである。

【００７２】図１０は、本撮像装置１の照射手段１０に
よる撮像エリアにおける光照射状態を示す。図に示すよ
うに、この撮像エリアＰに対し、第１の波長領域の光を
ミラー部材を透過して照射される被撮像体を撮像する第
１の撮像モードと、第２の波長領域の光をミラー部材で
反射して照射される被撮像体を撮像する第２の撮像モー
ドによる撮像モードを切り替えて、切り替えられた同じ
波長の照射光を４本の光源手段１０ａ乃至１０ｄから同
時に被撮像体に照射する。ここで、例えば、第１の撮像
モードは、検体であるバクテリアの生死細胞の数を計測
するための撮像モードであって、第２の撮像モードは、
死細胞の数を計測するための撮像モードである。

【００７３】４本の光源手段１０ａ乃至１０ｄにより照
射された照射領域は、従来技術の装置による同じ波長の
対向した２本の紫外光照射手段と、同じ波長の対向した
２本の緑光照射手段で照射されたと同じ領域のＬ１とＬ
２に重なった同じ領域を照射している。これにより図に
示すように、光源手段１０ａ乃至１０ｄは、撮像エリア
Ｐのほぼ全域を照射するので光照射を受けずに暗い部分
Ｄが発生することがない。

【００７４】以上詳しく説明したように、本撮像装置に
おける照射手段は、前記所定の撮像エリアに対して交差
する方向に配設された複数の光源手段により構成され、
前記光源手段は、複数の波長領域の光を発する複数の発
光素子を有し、前記光源手段は、第１の波長領域の光を
発する第１の発光素子と、第２の波長領域の光を発する
第２の発光素子と、前記第１及び第２の発光素子からの
光を透過又は反射するミラー部材と、前記第１及び第２
の発光素子からの光を透過する複数のレンズ部材とを少
なくとも備える。

【００７５】このように、本発明の撮像装置において
は、前記光源手段が、一つの収納ユニット内に波長領域
の異なる二つの発光素子を備え、同一のレンズ部材から
異なる波長領域の光を撮像エリアに照射できるので、所
定の照射光量を確保するために光源手段を撮像エリア上
方に多数本配設するする必要がなく装置サイズの小型化
を実現した。さらに、撮像エリア全体に亘って複数の波
長の異なる光をムラがなく充分な光量を照射することに
より、撮像エリアにおける被撮像体の精緻な画像データ
を得ることができるのである。そして、このようにして
得られた被撮像際の精緻な画像データに基づいて、撮像
エリアにおけるバクテリア個数の正確な計数が可能とし
たのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る撮像装置の側面図を示す。

【図２】 撮像エリアの例を示す。

【図３】 本撮像装置における光源手段の断面図を示
す。

【図４】 本撮像装置における光源手段の配置（側面）
を示す。

【図５】 本撮像装置における光源手段の配置（平面）
を示す。

【図６】 撮像手段の入出力端子の例を示す。

【図７】 本撮像装置の制御ブロックの例を示す。

【図８】 本撮像装置におけるフィルタ移動手段（斜視
図）を示す。

【図９】 本撮像装置のステージ（平面図）の例を示
す。

【図１０】 照射手段による撮像エリアにおける光照射
状態を示す。

【図１１】 従来技術の撮像装置における照射手段の配
置の例を示す。

【図１２】 従来技術の撮像エリアにおける光照射状態
を示す。

【符号の説明】

１ 撮像装置 ３ ステージ ５ ＣＣＤカメラ １０ 照射手段 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 光源手段 １１、１２、１３、１４ Ｔ形パイプ １５、１６ 発光ダイオード（発光素子） ３０ ダイクロイックミラー（ミラー部材） ４０ ホルダー ５１ レンズ（レンズ部材） ５２ イメージセンサ（ＣＣＤ）

フロントページの続き (72)発明者 花形 佳弘 山梨県南巨摩郡増穂町小林430番地１ ニ スカ株式会社内 (72)発明者 土橋 一仁 山梨県南巨摩郡増穂町小林430番地１ ニ スカ株式会社内 (72)発明者 河野 正博 山梨県南巨摩郡増穂町小林430番地１ ニ スカ株式会社内 Ｆターム(参考） 5C022 AA01 AB15 AC42 AC55 AC74

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被撮像体に対して光を照射する照射手段
   と、前記照射手段により光が照射された前記被撮像体の
   所定エリアを撮像する撮像手段と、を備えた撮像装置に
   おいて、 前記照射手段は、前記所定の撮像エリアに対して交差す
   る方向に配設された複数の光源手段により構成され、前
   記光源手段は、複数の波長領域の光を発する複数の発光
   素子を有することを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記光源手段は、 第１の波長領域の光を発する第１の発光素子と、 第２の波長領域の光を発する第２の発光素子と、 前記第１及び第２の発光素子からの光を透過又は反射す
   るミラー部材と、 前記第１及び第２の発光素子からの光を透過する複数の
   レンズ部材と、を少なくとも備えたことを特徴とする請
   求項１に記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記光源手段は、前記所定の撮像エリア
   に対して対角延長線上の少なくとも４箇所に夫々配設さ
   れたことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記光源手段は、前記所定の撮像エリア
   の面に対して所定角度傾斜した方向から光を照射するこ
   とを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記所定の撮像エリアに対して前記照射
   手段により前記第１の発光素子からの前記第１の波長領
   域の光を前記ミラー部材で透過して照射される前記被撮
   像体を前記撮像手段により撮像する第１の撮像モード
   と、 前記所定の撮像エリアに対して前記照射手段により前記
   第２の発光素子からの前記第２の波長領域の光を前記ミ
   ラー部材で反射して照射される前記被撮像体を前記撮像
   手段により撮像する第２の撮像モードと、の二つの撮像
   モードを有することを特徴とする請求項４に記載の撮像
   装置。
6. 【請求項６】 前記所定の撮像エリアに対して対角延長
   線上に対向して配置される前記複数の光源手段の少なく
   とも二つは、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素
   子の配置関係が同一に構成されたことを特徴とする請求
   項４に記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 前記撮像手段は、 前記照射手段により照射された前記被撮像体からの光を
   集光するレンズ手段と、 前記レンズ手段により集光された光を受光して電気信号
   に変換するイメージセンサと、を具備することを特徴と
   する請求項１乃至６の何れか一項に記載の撮像装置。